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气体的压强与体积的关系 金山中学徐永存2019 5 12 描述气体状态的参量 控制变量法温度不变时 一定质量的气体的压强随它的体积变化而变化的规律 等温变化 体验并猜想 温度不变情况下 一定质量的气体压强与体积的关系 推活塞 拉活塞 人们很早就知道一定质量气体的体积变大压强就会减小的事实 但压强和体积之间的定量关系直到300多年前 即1661年 才被发现英国化学家 物理学家波意耳发现 波意耳 1627 1691 探究一定质量的气体在温度不变的情况下 压强与体积的关系 1 实验目的 探究一定质量的气体在温度不变条件下的压强与体积的关系 2 实验器材 DIS 压强传感器 数据采集器 计算机 注射器 思考 1 我们研究的是哪一部分气体 它的体积如何表示 2 怎样保证气体的质量是一定的 3 实验过程中 为保持恒温 在操作中应注意什么 3 实验装置 4 实验步骤 1 将压强传感器接入数据采集器 运行DIS应用软件 点击基础软件 物理 实验下拉条目中的 波意耳定律 2 修改excell中宏的等级 设为最低等 关闭该软件后再启动 3 修改表格中设定好的气体体积初始值 5 把注射器活塞置于初始位置 如20ml处 并将注射器与压强传感器前端紧密相连 确保其气密性 6 点击 开始实验 记录此刻针筒中密闭气体的压强值 7 连续多次改变注射器活塞的位置使气体体积发生变化 同时记录对应的压强值 获得多组数据 注意 改变体积后要等气体压强稳定后再读数 5 数据处理 1 计算机根据数据点绘出 压强 体积 关系图线 2 计算机根据数据点绘出 压强 体积的倒数 关系图线 思考 1 点击 p V绘图 以后 你能确定压强与体积成反比吗 2 那么有没有同学可以不通过画图的方式 而是直接利用表格中的数据 证明p和V成反比 3 想想如果实验做出来的P 1 V图象不过原点 误差的原因可能是什么 玻意耳定律1 内容 一定质量的气体 在温度不变时 它的压强和体积成反比 注 使用条件 一定质量 温度不变2 数学形式 即P1V1 P2V2 P1 P2 V2 V1或PV 恒量3 P V图象 一条双曲线 称为等温线 4 应用范围 温度不太低 和室温相比 压强不是很大 和大气压相比 微观解释 示例一个体积为V的沼气泡自池底浮起 如图所示 若水深为3m 沼气泡从池底上升到水面时 它的体积将变成原来的多少倍 设水底和水面的温度相同 大气压强p0 1 0 105Pa 水的密度 1 0 103kg m3 解答 在池底时 气泡内部气体的压强p1 p0 gh 体积V1 V 当气泡浮到水面后 气体压强p1 p0 体积为V2根据波意耳定律 p1V1 p2V2所以 讨论 在应用波意耳定律解题时 首先要确定研究的对象 即哪部分气体 并搞清楚是否满足温度不变和气体质量不变的条件 然后分清楚初末状态的压强和体积值 根据波意耳定律列方程 在运用过程中不一定要统一用国际单位 只要方程两边使用的单位相同就可以了 练习 在一端封闭 另一端开口 内径均匀的直玻璃管管内注入一段长15cm的汞柱 就可以粗略地测大气压 玻璃管水平放置时 被汞柱封闭的空气柱长30cm 将玻璃管缓慢地转动到使开口竖直向上时 空气柱长25cm 求大气压 分析 确定被汞柱封闭的空气柱为研究对象 设其截面积为S 因为整个过程 外界温度不变 所以可视为温度不变 由玻意耳定律P1V1 P2V2在玻璃管水平时 密闭气体的压强P1等于大气压P0 体积V1 Sh1 0 3Scm3在玻璃管竖直放置时 气体压强P2 P0 gh P0 13 6 103 9 8 0 15Pa P0 2 104Pa V2 0 25Scm3代入P1V1 P2V2 得P0 0 3S P0 2 104 0 25S 所以 大气压P0 1 105Pa 大家谈 波意耳定律在日常生活中有许多实际应用 如图所示是家用杀虫剂灌的内部构造和使